诊断超声击破载SDF-1微泡促MSCs靶向归巢并修复心梗大鼠的研究

摘要

目的:探讨诊断超声联合携SDF-1微泡促静脉移植的缺氧预处理间充质干细胞(MSCs)归巢缺血心肌,改善大鼠心肌梗死后心功能的可行性和有效性,并初步探讨其机制. 方法:采用共价结合法制备携SDF-1脂质微泡.密度梯度离心法培养大鼠骨髓间充质干细胞,置于低氧环境(1％O2,94％N2,5％CO2)中暴露24h进行缺氧预处理.。结扎SD大鼠冠状动脉左前降支制作急性心肌梗死模型。大鼠建模7天后进行超声联合MSCs移植，移植方法：将微泡造影剂（0.1mL/kg）缓慢注入大鼠体内，注入微泡同时启动超声辐照，采用SiemensS2000超声诊断仪心脏探头(2.0/5.0MHz)置于大鼠前胸处，机械指数1.3，辐照10min，微泡注射完后随即缓慢注入MSCs细胞悬液1mL(含1×106个细胞)。实验分组：GFP标记的MSCs移植分为：静脉移植MSCs组（n=6）、MSCs+UM组(普通微泡)（n=8）和MSC+UMSDF-1组(携SDF-1微泡)（n=8），干细胞移植48h后，观察外源性MSCs在各组缺血心肌区的荧光分布；未进行GFP标记的MSCs移植分为：对照组（生理盐水组）（n=10）、静脉移植MSCs组（n=12）、MSC+UM组（n=12）和MSC+UMSDF-1组（n=12），细胞移植28天，免疫组化法检测各组心肌缺血区肝细胞生长因子(HGF)的表达，Westernblot检测SDF-1和血管内皮细胞生长因子(VEGF)表达水平，HE染色法检测心肌缺血区血管密度，M型超声评价左室收缩功能。 结果：GFP标记的MSCs移植部分，激光共聚焦显微镜测得MSC+UMSDF-1组归巢的GFP-MSCs个数为(58.33±13.51)，是MSC+UM组(45.92±8.08)的1.27倍，MSC组(27.46±5.21)的2.12倍。非GFP标记的MSCs移植部分，免疫组化半定量检测示MSC+UMSDF-1组的HGF累积光密度（45014.66±6230.07）显著高于对照组(5791.51±834.12)、MSC组(18786.90±1229.33)及MSC+UM组(32879.28±3851.45)；Westernblot检测示MSC+UMSDF-1组SDF-1和VEGF表达水平最高，MSC+UM组次之，MSC组再次，对照组表达最少；HE染色分析血管密度结果示MSC+UMSDF-1组血管最多，分布密集，显著多于其余三组；M型超声检测左室收缩功能，结果示MSC+UMSDF-1组LVEF为(67.83±5.78)%，显著高于对照组(39.80±4.51%)、MSC组(48.74±3.13%)以及MSC+UM组(58.83±5.50%)。 结论：静脉移植缺氧预处理MSCs在携SDF-1微泡联合超声作用下，归巢MSCs数量增加，并通过超声空化效应和MSCs旁分泌效应提高心肌缺血区VEGF和HGF表达，促进血管新生改善血流灌注和心肌缺血后心功能。